1、背景

ADAS（Advanced Driber Assistant System），高級駕駛輔助系統(tǒng)，先進駕駛輔 助系統(tǒng)，作用于輔助汽車駕駛，通過感知、決策和執(zhí)行，幫助駕駛員察覺可能發(fā)生的危險，是提高安全性的主動安全技術(shù)，保障行駛安全，已成當(dāng)前汽車裝載必備系統(tǒng)；并普遍認為是實現(xiàn)自動駕駛AD的過程性技術(shù)。技術(shù)先進、成熟穩(wěn)定的ADAS HiL測試系統(tǒng)，可以在實驗室階段實現(xiàn)ADAS的各種控制功能和故障診斷功能驗證，從而縮短路試時間、減少路試成本，降低路試風(fēng)險。

目前，美國、歐盟、中國等相繼出臺嚴(yán)格的主動安全測試法規(guī)（Euro-NCAP、C-NCAP、ISO、NHTSA、SAE、ECE、ADSC....)，對市場上各種ADAS控制器ACC、AEB、LKA、BSD、LDW、FCW等進行嚴(yán)格要求。

市場上ADAS傳感器型號、參數(shù)、性能多種多樣，不同傳感器協(xié)同工作有效性難以保證；路測成本大、周期長、測試覆蓋度不全面、測試危險程度高；而ADAS HiL測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在實驗室環(huán)境下完成對ADAS控制器法規(guī)要求下的功能測試，且測試成本低，可復(fù)用性好，使用ADAS HiL測試可以有效提高研發(fā)進度，縮短上市時間，降低路試風(fēng)險。

專用術(shù)語

2、方案介紹

ADAS HiL測試系統(tǒng)方案主要由兩部分組成：硬件平臺和軟件平臺。

硬件平臺主要用于搭建完整可靠的電氣系統(tǒng)架構(gòu)，主要包括機柜、攝像頭測試暗箱、高性能工作站、實時系統(tǒng)、通訊板卡、駕駛模擬器、路由器、顯示器等。

軟件平臺主要用于搭建ADAS測試場景以及實時監(jiān)測輸入輸出狀態(tài)的HMI界面，包含場景軟件、試驗管理軟件、車輛動力學(xué)模型、傳感器模型，試驗管理軟件負責(zé)測試實驗管理，場景模型與車輛動力學(xué)模型集成，實現(xiàn)對ADAS控制器的仿真測試。

2.1系統(tǒng)方案——測試對象

ADAS控制器，包括ACC、AEB、FCW、BSD、LKA、LDW、TSR、PA等

ADAS控制器測試對象?

2.2系統(tǒng)方案——測試功能

提供虛擬測試環(huán)境，實現(xiàn)不同工況下ADAS控制器的功能驗證；?

多種物理傳感器模型精準(zhǔn)識別場景中目標(biāo)形狀、距離、相對速度及方 位角等參數(shù)；?

高精度地圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入，模擬真實路況測試；?

標(biāo)準(zhǔn)測試工況快速建立，復(fù)雜交通流可自定義；?

其他測試：

? ? - MIL——擴展用于ADAS控制算法MIL測試；

? ? - DIL——集成駕駛模擬器或駕駛座艙用于駕駛員在環(huán)測試；

? ? - 系統(tǒng)級測試——聯(lián)合真實雷達和激光雷達用于傳感器融合測試；

? ? ?- V2X測試——具有V2X傳感器用于自動駕駛前瞻性研究測試；

2.3 系統(tǒng)方案——系統(tǒng)架構(gòu)

ADAS系統(tǒng)架構(gòu)?

2.4系統(tǒng)組成

測試系統(tǒng)包含兩個方面：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)主要包括以下幾個方面：

1）實時系統(tǒng)：運行車輛動力學(xué)模型，接收上位機發(fā)送方向盤轉(zhuǎn)角信號、踏板信號數(shù)據(jù)，與被測對象實時進行通訊交互；

2）上位機：連接實時系統(tǒng)和駕駛模擬器，運行場景模型和HMI界面；

3）攝像頭光學(xué)暗箱：提供攝像頭采集視頻流信息數(shù)據(jù)環(huán)境，防止外界干擾；

4）毫米波仿真暗箱：提供毫米波雷達接收和發(fā)射毫米波環(huán)境，防止外界干擾；

5）VRTS系統(tǒng)：模擬毫米波雷達目標(biāo)；

6）駕駛模擬器：與虛擬駕駛環(huán)境實時交互方向盤轉(zhuǎn)角及踏板信號數(shù)據(jù)。

軟件系統(tǒng)包括 ：

1）三維虛擬場景模型軟件：用于模擬虛擬駕駛環(huán)境，包含環(huán)境模型、傳感器模型和執(zhí)行器模型。其中包括道路模型（支持Open Street Map、openDRIVE、underlay、GPS跟蹤倒入）、設(shè)施模型（車道線、斑馬線、道路標(biāo)志等）、移動物件、氣象條件模型（光線強弱、雨雪霧天等）等；傳感器模型包含攝像頭（魚眼、單目及雙目）、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達、理想傳感器、真值傳感器等；執(zhí)行器模型包含轎車、摩托車、商用車、行人、自行車等。

2）HMI軟件：人機交互界面軟件，通過該界面發(fā)送接收指令信號，實時監(jiān)測上下位機所有輸入、輸出狀態(tài)并進行數(shù)據(jù)記錄與分析；

3）動力學(xué)模型：基于Matlab/Simulink進行搭建或使用商業(yè)化模型，提供完整的車輛動力學(xué)模型，提高仿真精度。?

2.5 測試方法

該測試系統(tǒng)以ADAS控制器為待測對象，將真實攝像頭、真實毫米波雷達和真實超聲波雷達分別放在攝像頭光學(xué)暗箱、毫米波雷達仿真暗箱和超聲波雷達仿真暗箱中，使用場景軟件模擬真實道路場景，駕駛模擬器與虛擬駕駛環(huán)境實時交互方向盤轉(zhuǎn)角及踏板信號數(shù)據(jù)，實時系統(tǒng)承載仿真動力學(xué)模型，通過試驗管理軟件把ADAS控制器、傳感器數(shù)據(jù)以及仿真動力學(xué)模型進行交互，實時監(jiān)測上下位機的輸入輸出狀態(tài)，檢測ADAS控制器的功能。

攝像頭光學(xué)暗箱測試：ADAS攝像頭HiL測試系統(tǒng)以基于攝像頭的ADAS控制器為待測對象，將真實攝像頭放在攝像頭光學(xué)暗箱中，正對著光學(xué)暗箱中的顯示器，其中攝像頭固定在三自由度十字滑臺上方便調(diào)節(jié)攝像頭上下、左右、前后位置，使攝像頭與顯示器中心在一條直線上。根據(jù)待測攝像頭焦距，可選擇透鏡方案。顯示器上顯示的是測試用的測試場景，測試場景有兩種獲得方式：一種是使用場景軟件模擬真實道路場景，還有一種是播放道路測試時真實攝像頭采集的場景視頻。測試場景運行在攝像頭光學(xué)暗箱的顯示屏，真實攝像頭捕捉顯示屏中場景的變化，攝像頭將視頻信息直接傳遞ADAS控制器，ADAS控制器根據(jù)視頻信息作出相應(yīng)判斷，通過CAN、以太網(wǎng)或其他信息輸出這些判斷?；谏鲜鰷y試方法，可實現(xiàn)以下兩種測試功能：1）開環(huán)測試，通過已有的標(biāo)準(zhǔn)過的測試集來進行識別算法的開環(huán)檢驗；2）閉環(huán)測試，通過加入實時系統(tǒng)，配合場景和車輛模型，根據(jù)搭建的不同的測試場景，進行基于攝像頭的ADAS控制器HiL硬件在環(huán)仿真測試。

毫米波雷達回波模擬測試：場景軟件模擬雷達模型并輸出模擬目標(biāo)信號（距離、速度、方位角等），雷達目標(biāo)模擬器接收雷達模型的目標(biāo)信號，通過模擬射頻延遲信號的方式模擬雷達模型的目標(biāo)信號，并將該信號以毫米波雷達的形式發(fā)射出去，真實雷達通過OTA形式接收延遲的毫米波信號，實現(xiàn)回波模擬。使用雷達回波模擬測試，可實現(xiàn)基于真實雷達在環(huán)的開環(huán)測試和閉環(huán)測試。

激光雷達點云模擬測試：場景軟件模擬激光點云傳感器，能夠輸出高精度的激光雷達點云數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^激光雷達傳輸協(xié)議，提取仿真輸出的激光雷達點云數(shù)據(jù)進行打包，然后通過以太網(wǎng)傳給ADAS控制器。本方法可實現(xiàn)基于激光雷達的開環(huán)目標(biāo)感知能力檢驗和閉環(huán)的硬件在環(huán)系統(tǒng)功能測試。

2.5測試功能

1）集成道路仿真環(huán)境，實現(xiàn)不同工況下的ADAS的功能驗證；

2）集成多種和多個傳感器模型，支持多種復(fù)雜智能駕駛汽車功能測試；

3）集成雷達目標(biāo)模擬器，實現(xiàn)真實雷達在環(huán)功能測試；

4）集成攝像頭暗箱，實現(xiàn)車載攝像頭在環(huán)功能測試；

5）集成高精度地圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入，模擬真實路況測試；

6）集成多種測試場景，構(gòu)建測試評價體系；

7）支持毫米波雷達參數(shù)測試；

8）支持V2X集成測試；

9）支持定制化測試場景快速開發(fā)；

3、硬件平臺

本文章方案硬件平臺基于NI系統(tǒng)平臺進行搭建。系統(tǒng)硬件包含用于部署動力學(xué)模型/控制器模型的PXI實時控制器、實現(xiàn)CAN通訊的PXI通訊板卡，及系統(tǒng)機箱。

高性能工作站，主要用于運行場景軟件及人機交互界面監(jiān)控軟件。

攝像頭光學(xué)暗箱：主要提供攝像頭采集場景信息的密閉空間。

毫米波仿真暗箱：提供毫米波雷達接收和發(fā)送毫米波環(huán)境，防止外界干擾；

超聲波仿真暗箱：提供超聲波雷達接收和發(fā)射超聲波環(huán)境，防止外界干擾；

VRTS系統(tǒng)：模擬毫米波雷達目標(biāo)；

駕駛模擬器：用于駕駛員在環(huán)測試，向PC上位機提供踏板和方向盤轉(zhuǎn)角信號；

4、軟件平臺

4.1、場景軟件

場景軟件目前行業(yè)內(nèi)多使用PreScan及VTD進行場景仿真模擬，本文以PreScan進行介紹。PreScan是一個專業(yè)的ADAS場景搭建軟件，它由多個模塊組成，這些模塊可以滿足ADAS系統(tǒng)的開發(fā)和測試需求。直觀的圖形用戶界面（GUI）用于創(chuàng)建場景和傳感器建模，工程師無需軟件工程經(jīng)驗，可快速搭建測試場景。

場景軟件模型

環(huán)境模型：

路面及路邊設(shè)施數(shù)據(jù)庫、交通標(biāo)志數(shù)據(jù)庫、建筑物、綠化帶數(shù)據(jù)庫、用戶自定義3D模型導(dǎo)入、天氣光照、車燈路燈。

天氣模型

?道路模型

傳感器模型：

攝像頭、雷達、車道線、目標(biāo)傳感器等；

?目標(biāo)傳感器

?毫米波激光雷達

攝像頭模型

執(zhí)行器模型：

行人、自行車、商用車、摩托車；

測試場景

標(biāo)準(zhǔn)測試場景：

?LDW （ISO、NHTSA）

ACC （ISO）

測試場景

復(fù)雜測試場景：?

?場景模型

定制測試場景：

?公交/限速路口

高架/十字路口

太陽光/路燈

4.2、實驗管理軟件

實驗管理軟件基于VeriStand軟件 平臺進行開發(fā)，主要用于監(jiān)控運行在實時機中車輛模型的輸入輸出接口以及總線的CAN報文輸出。VeriStand用于更有效地創(chuàng)建測試應(yīng)用（如硬件在環(huán)仿真）。它以簡單易用的形式提供用于實時測試應(yīng)用的常用功能，用戶無需編程，從而降低了開發(fā)成本和風(fēng)險。使用上位機軟件無需具備編程知識，但是用戶可以使用各種軟件環(huán)境，如LabBIEW、MathWorks公司的Simulink軟件、ANSI C/C++等建模和編程，實現(xiàn)頂制和擴展。

4.3動力學(xué)模型軟件

整車實時仿真模型為HiL系統(tǒng)提供完整的虛擬車輛環(huán)境。

?動力學(xué)模型軟件

5、測試場景庫

5.1、ACC試驗工況示例

ACC（Adaptive Cruise Control），自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，他是在早已存在的巡航控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。在車輛城市過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續(xù)掃描車輛前方道路，輪速傳感器采集車速信號。當(dāng)與前車之間的距離過小時，ACC控制單元 可以通過與制動防抱死系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，使車輪適當(dāng)制動，并使發(fā)動機的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)在控制車輛制動時，通常會將制動減速度限制在不影響舒適度的程度，當(dāng)需要更大減速度時，ACC控制單元會發(fā)出聲光信號通知駕駛者主動采取制動操作。當(dāng)與前車之間的距離增加到安全距離時，ACC控制單元控制車輛按照設(shè)定的車速行駛。

ACC試驗場景包擴目標(biāo)車靜止、目標(biāo)車低速、目標(biāo)車減速、橫向重疊共4個場景，針對每個試驗場景，包括體驗和安全兩個維度。目標(biāo)車靜止場景主車車速分別為30Km/h、40Km/h、50Km/h和60Km/h、目標(biāo)車速低速場景主車車速分別為90Km/h、100Km/h、110Km/h和120Km/h、目標(biāo)車速減速場景目標(biāo)車車速為70Km/h，分別以-3m/s和-4m/s2的減速度制動到停止，這三個工況主要考察ACC的減速能力。橫向重疊場景的重疊率分別為正負50%，考察ACC的目標(biāo)識別能力。

以主車1的車寬為基準(zhǔn)，目標(biāo)車2與主車1橫向重疊的部分除以主車1寬度得到橫向重疊率（不計算外后視鏡的寬度）。以主車1的中心線為參考線，當(dāng)目標(biāo)車2的中心線位于主車1的中心線右側(cè)時，橫向重疊率為負值；當(dāng)目標(biāo)車2的中心線位于主車1的中心線左側(cè)時，橫向重疊率為正值。

6、總結(jié)

技術(shù)先進、成熟穩(wěn)定的ADAS HiL測試系統(tǒng)，可以在實驗室階段實現(xiàn)ADAS的各種控制功能和故障診斷功能驗證，從而縮短路試時間、減少路試成本，降低路試風(fēng)險，是ADAS測試的重要一環(huán)，也是整車企業(yè)核心崗位之一。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-401947.html

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